Ensaio de Tração em Materiais

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Universidade Estadual Paulista – Campus Guaratinguetá 
Departamento de Materiais e Tecnologia 
 
 
 
Ensaio de Tração 
 
Elizabeth Faria 181321556- 321L 
Henrique Lopes 181324296- 322L 
Propriedades dos materiais 
 
Resumo: O ensaio de tração resume-se em submeter um certo material a uma carga 
uniaxial crescente de forma gradual a fim de deformar o corpo de prova. Por meio do 
ensaio alonga-se o material e por consequência podemos calcular a deformação e tensão 
podendo assim plotar uma curva de tensão-deformação. Por meio desta curva, somos 
capazes de determinar informações perante as propriedades mecânicas de um certo 
material. Usou-se nesse ensaio de tração o aço 1045 e o alumínio comercial, foi plotado 
as curvas de tensão-deformação real e a convencional, sendo assim possível obter 
valores de determinadas propriedades como tensão de escoamento, limite de resistência 
a tração, tensão de ruptura, deformação total, coeficiente de encruamento e o coeficiente 
de resistência, averiguando-se no fim propriedades mecânicas por parte do aço, 
superiores ao alumínio.. 
 
 
 
Palavras-chaves: ensaio de tração, alumínio comercial, aço 1045 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Estadual Paulista – Campus Guaratinguetá 
Departamento de Materiais e Tecnologia 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
O ensaio de tração consiste em uma aplicação de carga uniaxial crescente de forma 
gradual nas extremidades de um corpo de prova padronizado até o seu rompimento. 
Entre os vários ensaios empregados para avaliar as propriedades dos materiais este 
é o mais utilizado. A justificativa para sua alta aplicabilidade está ao fato que este tipo de 
ensaio é simples e de rápida realização, além de propiciar informações importantes e 
primordiais para a fabricação e projeto de peças e componentes. Este ensaio utiliza-se de 
corpos de prova preparados seguindo as normas técnicas convencionais, no país a norma 
utilizada é a NBR ISO 6892:2002, da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT 
(Garcia, 2012). 
O ensaio de tração fornece a curva de tensão de tração pela deformação sofrida pelo corpo 
de prova. Estes resultados são influenciados pela temperatura, velocidade de deformação, 
anisotropia do material, tamanho de grão, porcentagem de impurezas e também condições 
ambientais. 
 
 
Figura 1: Curva obtida em um ensaio de tração (Garcia, 2012) 
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Na figura 1, podemos observar quatro regiões com comportamentos diferentes e cada uma 
delas caracteriza um certo tipo de deformação sofrida pelo corpo de prova durante o 
ensaio, são elas: 
Região de comportamento elástico: é a primeira região de deformação do corpo de prova. 
Nesta região nota-se o efeito elástico que consiste no retorno a sua forma original do 
corpo de prova depois que cessa a aplicação da carga. 
Região de deslizamento de discordâncias: é o início da deformação plástica do material. 
Primeiramente, a tensão pode sofrer oscilações que são dependentes do alojamento das 
discordâncias no interior da rede cristalina do material. 
Região de encruamento uniforme: é o próprio encruamento. Conforme os planos 
cristalinos escorregam entre si, estes são freados pelas discordâncias presentes que 
atingem os contornos de grão o que por consequência exige uma maior tensão para que a 
deformação continue. 
Região de encruamento não uniforme: é a última região de deformação. Nesta etapa 
aparece o processo de ruptura do corpo de prova. Para um material com alta capacidade 
de deformação permanente, nota-se que o diâmetro do corpo de prova começa a decrescer 
de maneira rápida ao ultrapassar a tensão máxima. Dessa forma, a carga essencial para 
prosseguir a deformação diminui até a ruptura cessar. 
Vale ressaltar que a primeira região obedece a Lei de Hooke até o ponto onde ocorre a 
quebra de linearidade, isto é, no ponto de limite elástico. 
A deformação elástica de um corpo de prova pode ser calculada a partir do módulo de 
elasticidade (E), através da equação 1: 
𝜎 = 𝐸 × 𝜀 (Equação 1) 
 
Ensaio convencional 
Este ensaio é utilizado para determinar as propriedades mecânicas dos matérias através 
da construção do gráfico tensão-deformação. Alguns parâmetros analisados através desse 
método são a elasticidade, efeito, limite de escoamento e de proporcionalidade, módulo 
de resiliência, coeficiente de Poisson e módulo de elasticidade. 
Para elaborar a curva de tensão-deformação, devemos calcular a tensão aplicada no 
material em relação a tensão sofrida, através equação 2: 
𝜎 = 
𝐹
𝐴
 (Equação 2) 
Sendo: F= força aplicada em Newton; 
A= área da secção transversal em mm2. 
Para o cálculo da deformação, calcula-se a variação de comprimento de forma 
adimensional através da equação 3: 
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ԑ = 
𝛥𝑙
𝑙𝑜 
 (Equação 3) 
Ensaio de tração real 
O ensaio de tração convencional não oferece informações reais de tensão e deformação 
por causa da secção inicial do material que sofre alteração durante o ensaio, ainda mais 
depois da zona plástica onde ocorre alteração da área e do comprimento inicial do 
material, isto é, este ensaio se baseia em valores instantâneos do corpo de prova. Este 
ensaio nos permite obter certos parâmetros como o coeficiente de encruamento e o 
coeficiente de resistência. 
Já para obtermos a deformação real (δ) podemos utilizar a equação 4, e através dela 
podemos achar a tensão real (σR) através da equação 5. 
𝛿 = ln (1 + 𝜀) (Equação 4) 
𝜎𝑅 = 𝜎 × (1 + 𝛿) (Equação 5) 
Além disso, a partir da equação 6 obtida através do cálculo da tensão e deformação reais 
podemos obter o valor de encruamento (n) e o coeficiente de resistência (k): 
𝑙𝑜𝑔(𝜎𝑅) = 𝑙𝑜𝑔 (𝑘) + 𝑛𝑙𝑜𝑔 (𝛿)(Equação 6) 
 
 
 
2. OBJETIVOS 
Realizar o ensaio de tração convencional em dois metais diferentes: alumínio 
comercialmente puro e aço 1045, construir a curva tensão x deformação (σ x ε) e 
determinar a partir dela algumas propriedades mecânicas. 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
• Corpo de prova de alumínio comercial de diâmetro 8,64 mm e comprimento de 
50mm; 
• Corpo de prova de aço 1045 de diâmetro 8,65 mm e comprimento de 50mm; 
• Máquina para o ensaio de tração da marca Shimadzu; 
• Extensômetro; 
• Ferramenta eletrônica para coleta de dados; 
• Paquímetro. 
Métodos 
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Primeiramente, mede-se o comprimento (L0) e o diâmetro (D0) do corpo de prova antes 
de se realizar o ensaio. Em seguida, deve se fixar o extensômetro na área útil do corpo de 
prova e após isso fixa-se as extremidades do material na máquina de ensaio de tração e 
aplica-se a força lentamente à uma velocidade de 2mm/min até acontecer a ruptura. 
Algum tempo antes de romper-se, é indicado pelo sistema, sendo assim é retirado o 
extensômetro e então aplica-se a força até a ruptura do corpo de prova assim não há danos 
ao equipamento. Após, mede-se o comprimento final (Lf) e o diâmetro final (Df) após a 
ruptura. Além disso, obter os valores da força(kgf) e da variação do comprimento original 
(∆L) até a ruptura do corpo de prova. 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
 Por meio do ensaio de tração realizado, foi possível através dos dados fornecidos 
(tempo, força aplicada, diâmetro e comprimento do corpo de prova) plotar gráficos de 
curva de tensão x deformação do aço 1045 e do alumínio convencional, averiguando as 
propriedades mecânicas de ambos os materiais. 
 
Aço 1045 
 
Para o aço 1045 inicialmente tratou-se os dados fornecidos pelo ensaio, no intuído de 
se obter as relações gráficas para se realizar a análise mecânica. 
Nas tabelas abaixo encontram-se parte dos dados referentes aos valores fornecidos, 
no casoestão presentes na tabela (1) os dados referentes as proporções do corpo de prova 
para o ensaio, e na tabela (2) estão representados os valores fornecidos para se obter as 
relações gráficas para a análise das propriedades mecânicas, sendo esses dados em 
específico, os valores referentes escolhidos para se plotar o gráfico de log σr x log ԑr, do 
aço. 
 
 
 
Tabela 1 – dados iniciais do corpo de prova do aço 1045 
Grandeza valor Unidade 
 Comprimento inicial Li 50 Mm 
Diâmetro inicial 8,65 Mm 
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Área= ∏ * (D^2)/4 58,76545408 mm^2 
 
 
 
Tabela 2- grandezas tratadas para o estudo das propriedades mecânicas do aço 
Ponto 
Tempo 
(seg) 
Força 
(N) 
Deslocamento 
(∆L) (mm) 
Tensão 
 (Pa) 
[F/A] (2) 
Deformação 
(mm) 
(∆L/L0)(3) 
deformação 
real (mm) 
[ln(1+ 𝜀)](4) 
tensão real 
(Pa)[ 
σ×(1+δ)](5) 
log 
deformação log tensão 
A 107,2 25756,67 3,572208 438,2961113 0,07144416 0,069007421 469,6098088 -1,161104205 2,671737159 
B 118 25282,54 3,932208 430,2279357 0,07864416 0,075704845 464,0628503 -1,120876325 2,666576803 
C 164,3 29820,2 5,475563 507,44439 0,10951126 0,103919612 563,0152645 -0,983302483 2,75052017 
D 172,4 30724,54 5,745542 522,8333633 0,11491084 0,108774438 582,9125842 -0,963473154 2,765603431 
E 186,5 32141,82 6,215541 546,9509341 0,12431082 0,117170243 614,9428532 -0,931182668 2,788834759 
F 200,8 33384,93 6,692271 568,1046888 0,13384542 0,125614882 644,1428994 -0,900958905 2,808982224 
G 214,7 34401,56 7,155541 585,4044785 0,14311082 0,133753335 669,1821935 -0,873695379 2,825544376 
H 237,2 35715,32 7,905521 607,7604701 0,15811042 0,146789729 703,8537333 -0,833304332 2,847482419 
I 276,7 37226,41 9,222187 633,474387 0,18444374 0,169273247 750,3147721 -0,771411676 2,875243497 
J 296,6 37706,63 9,885521 641,6461949 0,19771042 0,180411751 768,5063335 -0,743735179 2,885647451 
 
 
Com base na relação da deformação gerada conforme a tensão aplicada no corpo de 
prova do aço 1045, plotou-se a curva convencional de tensão x deformação para a 
engenharia: 
 
Gráfico 1: tensão deformação engenharia 
Analisando o gráfico da curva de tensão x deformação para a engenharia é possível 
perceber que o limite da tensão do escoamento está em torno de 450 MPa e que a tensão 
limite de resistência é de aproximadamente 650 MPa, sendo que o material se rompe após 
sofrer uma deformação de 0,27 mm na tensão de ruptura. 
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Em relação a curva real de tensão x deformação, nota-se um leve aumento na tensão 
de escoamento, cujo valor gira em torno de 480 MPa, o mesmo vale para a tensão limite 
de resistência que é de aproximadamente 810 Mpa com rompimento em 0.23 mm como 
mostrado abaixo: 
 
 
Gráfico 2: tensão x deformação real 
 Essa diferença de limites de tensões, se dá por conta de estar se estudando ligas 
dúcteis, ou seja, conforme se aplica carga, as ligações internas tendem ao estiramento na 
área de ruptura, fazendo com que a resistência convencional seja menor que a 
correspondente a tensão real. 
No intuito de se obter os valores de encruamento (n) e do coeficiente de resistência 
(k) do aço, conforme os dados apresentados na tabela (2), e utilizando a equação 6, plotou-
se a relação entre log tensão real x log deformação real, do aço. 
 
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Gráfico 3: log tensão x log deformação 
Com a equação da reta y = 0,5635x + 3,3125, tem-se que n=0,5635 e log K = 3,3125, 
portanto K=103,3125=2053,52 MPa. 
 
 
Alumínio comercial 
 
Para o alumínio comercial, também se iniciou o processo de averiguação de 
resultados, tratando-se os dados fornecidos pelo ensaio, no intuído de se obter as relações 
gráficas para se realizar a análise mecânica deste material. 
Nas tabelas abaixo encontram-se parte dos dados referentes aos valores fornecidos, 
neste caso estão presentes na tabela 3 os dados referentes as proporções do corpo de prova 
para o ensaio, e na tabela 4 estão representados os valores fornecidos para se obter as 
relações gráficas para a análise das propriedades mecânicas, sendo esses dados em 
específico, os valores referentes escolhidos para se plotar o gráfico de log tensão real x 
log deformação real, do alumínio comercial. 
 
 
Tabela 3 - dados iniciais do corpo de prova do alumínio comercial. 
Grandeza valor Unidade 
Comprimento inicial 
Li: 50 Mm 
 Diâmetro inicial Di: 8,64 Mm 
Área= 58,62965874 mm^2 
 
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Tabela 4 - grandezas tratadas para o estudo das propriedades mecânicas do alumínio 
comercial. 
 
 
Ponto 
 
Tempo 
(seg) 
Força 
(N) 
Deslocamento 
(mm) 
((((((((∆L) (mm) 
Tensão 
(Pa) 
[F/A] (2) 
Deformação 
(mm) 
(∆L/L0)(3) 
deformação 
real (mm) 
[ln(1+ ε)](4) 
tensão real 
(Pa) 
[σ×(1+δ)](5) 
log 
deformação 
log tensão 
 
A 95,2 12348,35 3,172188 210,6160988 0,06344376 0,061512472 223,5716158 
-
1,211036818 2,349416666 
B 96,7 12419,01 3,222271 211,8212909 0,06444542 0,062453931 225,0503632 -1,20444022 2,352279718 
C 114,4 12877,49 3,812208 219,6412239 0,07624416 0,07347735 235,7798791 
-
1,133846512 2,372506741 
D 119,3 12972,12 3,975583 221,2552534 0,07951166 0,076508772 238,1832212 
-
1,116288767 2,376911164 
E 132 13190 4,398875 224,9714613 0,0879775 0,084320468 243,9411602 
-
1,074066991 2,387285085 
F 138 13190 4,398875 224,9714613 0,0879775 0,084320468 243,9411602 
-
1,074066991 2,387285085 
G 153,9 13473,56 5,128854 229,8079213 0,10257708 0,09765024 252,2487199 
-
1,010326686 2,401828971 
H 142,7 13343,26 4,755521 227,5854966 0,09511042 0,090855198 248,262822 
-
1,041650219 2,394911688 
I 148,2 13411,18 4,938875 228,7439547 0,0987775 0,094198198 250,291223 
-
1,025957404 2,39844562 
J 151,9 13452,75 5,062208 229,4529815 0,10124416 0,096440595 251,5815636 
-
1,015740118 2,400678812 
 
 
Com base na relação da deformação gerada conforme a tensão aplicada no corpo de 
prova do aço 1045, plotou-se a curva convencional de tensão x deformação para a 
engenharia: 
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Gráfico 4: tensão x deformação-engenharia 
 
Analisando o gráfico da curva de tensão x deformação para a engenharia é possível 
perceber que a tensão limite de resistência é de aproximadamente 240 MPa, sendo que o 
material se rompe após sofrer uma deformação em torno de 0,135 mm. 
Em relação a curva real de tensão x deformação, nota-se um leve aumento na tensão 
limite de resistência que é de aproximadamente 260 Mpa com rompimento em 0.13 mm 
como mostrado abaixo: 
 
 
 
 
Gráfico 5: tensão x deformação-real 
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Por conta de a curva obtida não ter indicado de maneira explicita um valor para a 
tensão de escoamento, traçou-se duas retas paralelas (tanto para a curva real, tanto para a 
curva convencional), a partir de 0,02 mm, de maneira que foi considerado como o valor 
da tensão de escoamento os valores em que a reta paralela interceptou a curva de tensão 
x deformação, sendo que para a curve de engenharia o valor constatado foi de 
aproximadamente 220 MPa e para a curva verdadeira obteve-se um valor de 235 MPa, 
conforme demonstrado nos gráficos abaixo. 
 
 
Gráfico 6: tensão x deformação-engenharia 
 
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Gráfico 7: tensão x deformação-real 
 
No intuito de se obter os valores de encruamento (n) e do coeficiente de resistência 
(k) do alumínio comercial, conforme os dados apresentados na tabela (2), e utilizando a 
equação 6,plotou-se a relação entre log tensão real x log deformação real, do alumínio 
comercial. 
 
Gráfico 8: log tensão x log deformação 
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Com a equação da reta y = 0,2577x + 2,6632, tem-se que n=0,2577 e log K = 2,6632, 
portanto K=102,6632=460,47 MPa. 
 
Comparando resultados: 
Tabela 5: comparação dos resultados do aço 1045 x alumínio comercial 
 Aço 1045 Alumínio comercial 
Tensão de escoamento 
engenharia 
450 MPa 220 Mpa 
Tensão de escoamento real 480 MPa 235 MPa 
Tensão máxima engenharia 650 MPa 260 MPa 
Tensão máxima real 810 MPa 260 MPa 
Deformação limite engenharia 0,27 mm 0,135 mm 
Deformação limite real 0,23 mm 0,13 mm 
Coeficiente de resistência 2053,52 MPa 460,47 MPa 
Encruamento 0,5635 0,2577 
 
A partir da tabela 5, averígua-se com facilidade que as propriedades mecânicas do aço 
são superiores se comparadas ao alumínio comercial, uma vez que a tensão de escoamento 
e a tensão e a tensão de deformação indicam que o aço tem uma resistência superior 
elástica e plástica, bem como indicado no coeficiente de resistência (K). 
O coeficiente de encruamento exalta a capacidade do aço em relação ao alumínio de se 
deformar sem sofrer grandes transformações plásticas, indicando o aumento da 
resistência ao escoamento por conta desse encruamento. 
 Averígua-se também por meio da tabela 5, a diferença entre os valores das curvas reais 
e de engenharia, constatando-se uma tensão de escoamento e uma tensão limite maiores 
para as curvas reais em ambos os materiais, e um menor limite de deformação, mostrando 
que a curva de engenharia tem um certo limite de segurança para se trabalhar com 
situações reais. 
 
 
 
 
 
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5. CONCLUSÃO 
Com o ensaio de tração, constatou-se que o aço 1045 de fato tem propriedades 
mecânicas aprimoradas em relação ao alumínio comercial, realizando esse teste pode-se 
decidir onde se aplicar cada tipo de material, conforme a resistência que se necessite para 
a aplicação na indústria, podendo-se até realizar um controle de qualidade. 
Este ensaio tem uma margem de segurança, que permite com que os engenheiros de 
materiais trabalhem com um certo resguardo com os limites que os materiais podem 
atingir, garantindo o bem estar de quem está utilizando o produto confeccionado com o 
material selecionado por meio deste teste. 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
[1] GARCIA. A; SPIM. J.A; SANTOS. C.A. Ensaios dos materiais. 17edição. Rio de 
Janeiro: LTC-Livros Técnicos e científicos Editora S.A., 2012. 
[2] Callister Jr., W. D.; Rethwisch D. G. Ciência e Engenharia de Materiais: uma 
introdução. 8 ed., Rio de Janeiro: LTC, 2013. 
[3] Souza, S. A. Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos. Fundamentos teóricos e 
práticos. 5 ed., São Paulo: Edgard Blucher, 1982.